时空来源未解之谜物理学对时空起源的探索
“这好像涉及到了某种深入万有引力起源的东西。”雅各布森说。尤其是,热力学定律的本质是一种统计表现,即大量原子和分子运动在宏观上的平均,所以该计算结果也意味着,万有引力也是统计上的表现,是对时空的某种看不见的成分的一种宏观近似。
2010年,荷兰阿姆斯特丹大学的弦理论学家埃里克·韦林德证明了时空成分的统计热力学——无论它们最终是什么,都会自动产生牛顿的万有引力定律。
而在另一项独立研究中,印度浦那校际中心天文与天体物理学中心的宇宙学家萨努·帕德曼纳班指出,爱因斯坦方程可以改写成另一种等同于热力学定律的形式——就像万有引力的许多其他替换理论一样。帕德曼纳班最近正在扩展热力学方法,试图以此解释暗能量的起源及其在宇宙中的量级。暗能量是推动宇宙加速膨胀的一种神秘力量。
要想用实验来验证这些想法是非常困难的。就好像水看起来是光滑完美的流体,但如果用显微镜深入观察到能看见水分子的程度,也就是不到1纳米,情况就会完全不同。据此人们估计,时空虽然看起来是连续的,但如果小到普朗克级别,大致是10的负35次方米,比一个质子还小约20个数量级,情况也可能完全不同。
但这并非不可能。人们经常提到一种方法可以检验时空的结构是否为离散的,就是寻找高能光子延迟。在遥远的宇宙角落,由某个宇宙事件(比如超新星爆发)抛射出大量γ射线,这些高能光子到达地球可能会产生时间上的延迟。事实上,这些波长最短的光子能感觉到它们所穿越的太空旅途是由某种微小的、崎岖不平的成分构成,正是这种崎岖不平略微延缓了它们的行程。
今年4月,意大利罗马大学量子—引力研究员乔瓦尼·阿麦利诺-卡梅利亚和同事在一次γ射线爆发记录中,发现了这种光子延迟的线索。阿麦利诺-卡梅利亚说,这些结果还不是最后定论,他们打算进一步扩展研究,观察宇宙事件中产生的高能中微子的旅行时间。他说,如果这些理论无法被检验,“那么对于我来说,它们就不是科学,而是宗教信仰,我对此并无兴趣。”
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